Orientadores: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia, Adolfo Alberto Leirner / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:32:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maizato_MarinaJunkoShiotsu_D.pdf: 5544031 bytes, checksum: 4076d39b3b0c10d63e30edc85fab7f55 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A liofilização de membranas de pericárdio bovino (PB) ou de próteses valvares cardíacas pode melhorar e facilitar aspectos como o armazenamento, a esterilização e a manipulação. Este trabalho apresenta alguns resultados da liofilização, referentes às propriedades mecânicas do PB e às temperaturas de encolhimento (ST) em 6 grupos de PB. Foram avaliadas 50 amostras de cada grupo. Os grupos avaliados foram: (1) PB fresco; (2) PB fresco congelado em freezer, liofilizado e reconstituído; (3) PB fresco congelado em nitrogênio líquido, liofilizado e reconstituído; (4) PB tratado com glutaraldeído/formaldeído; (5) PB tratado com glutaraldeído/formaldeído, congelado em nitrogênio líquido, liofilizado e reconstituído; (6) PB fresco, congelado em nitrogênio líquido, liofilizado, reconstituído e tratado com glutaraldeído/formaldeído. Determinaram-se, seguindo Norma ASTM D638, a resistência à tração, o módulo de elasticidade e a deformação. Comparouse a citotoxicidade dos grupos estudados (4) e (5), seguindo adaptações de Nakamura (1989) e Norma ISO 10993. Pesquisou-se também nos grupos (4) e (5) os aldeídos residuais via cromatografia de alta performance. As diferenças encontradas nos resultados obtidos, exceto no grupo (2), durante os ensaios mecânicos são estatisticamente não significantes. Em todos os grupos os resultados da ST são estatisticamente não significantes. Conclui-se que o PB pode ser liofilizado antes ou após o tratamento com glutaraldeído/formaldeído sem sofrer alterações nas propriedades mecânicas e na ST. Também os ensaios em membranas liofilizadas de PB tratadas com glutaraldeído/fonnaldeído mostraram uma indicação de decréscimo de citotoxicidade e teor de aldeídos residuais / Abstract: Lyophilization of bovine pericardium (BP) in patches or manufactured valves may provide improved storage, sterilization, and handling. This paper describes the appraisal of some consequences of lyophilization on BP. Mechanical properties and shrinkage temperatures (ST) of six groups of BP, 50 samples each, were evaluated. Groups were: (1) fresh BP; (2) BP frozen in freezer, lyophilized and rehydrated; (3) BP frozen in liquid nitrogen, lyophilized and rehydrated; (4) BP treated with glutaraldehyde/formaldehyde; (5) BP treated with glutaraldehyde/formaldehyde, frozen in liquid nitrogen, lyophilized and rehydrated, (6) fresh BP, frozen in liquid nitrogen, lyophilized, rehydrated, treated with glutaraldehyde/formaldehyde. It measured ultimate tensile strength, elasticity module, and elongation, according ASTM D638 Standard. It was compared cytotoxicity of groups (4) and (5) following Nakamura (1989) adaptation and ISOI0993 Standard. Also in the groups (4) and (5) the residual aldehydes were measured using high performance liquid chromatography. Mechanical properties, except in group (2), are not statistically significant. Difference in the results of ST in all groups are not statistically significant. We conc1uded that BP can be lyophilized before and after glutaraldehyde/formaldehyde treatment without changing its mechanical properties and ST. Also Lyophilization of BP treated with glutaraldehyde/formaldehyde resulted in of decreasing cytotoxicity and residual aldehydes / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Robson Pederiva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T04:43:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tomoyose_Rodrigo_M.pdf: 5460677 bytes, checksum: 829aa7966e143d1d5dfc1a5e6120dd5c (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Motores de ciclo Diesel são máquinas formadas por diversos sistemas mecânicos. Dentre esses sistemas há o de acionamento de válvulas, responsável pelo controle de entrada e saída dos gases na câmara de combustão do motor. Para realizar o projeto de um motor, é essencial prever corretamente o funcionamento dinâmico de seu sistema mecânico. Em engenharia utiliza-se para esse fim uma ferramenta matemática, a análise dinâmica. O uso de equações não lineares na análise dinâmica permite desenvolver modelos matemáticos que representem o contato das válvulas com suas sedes de assentamento, o efeito da pressão residual na abertura da válvula ou o funcionamento da válvula de retenção dentro do tucho hidráulico. O trabalho nesta dissertação envolve o desenvolvimento de um modelo matemático que represente o sistema de acionamento de válvulas de um motor Diesel já em produção. Esse modelo poderá ser utilizado para modificação ou melhoria do motor, ou mesmo como base de conhecimento para futuros projetos / Abstract: Diesel engines are machines formed by various mechanical systems, including the valvetrain. This system is responsible for controlling the entry and exit of gases in the combustion chamber of the engine. Able to correctly predict the dynamic operation of the system is essential to design an engine. Dynamic analysis is a mathematical tool used by engineers to be able to predict the dynamic behavior of mechanical systems. The use of nonlinear equations in the dynamic analysis allows developing mathematical models which represent the contact of valve with its seat, the effect of residual pressure in opening the valve or the operation of the check valve within the hydraulic tappet. The work in this dissertation involves developing a mathematical model that represents the valvetrain of a diesel engine already in production. This model can be used to modify or improve the engine, or as a base of knowledge for future projects / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

En la presente tesis se han descrito las actividades a considerar para el diseño, desarrollo e implementación de un Sistema de Calidad en una empresa manufacturera, en la que se han considerado tanto aspectos teóricos recibidos como parte de la formación académica, como también criterios técnicos obtenidos como parte de la experiencia en la organización en la que se realizó el estudio y que han permitido desarrollar mi formación profesional. Se han definido los principales conceptos relacionados a la calidad, aspectos organizacionales y terminologías empleados en los procesos evaluados. Con la finalidad de determinar la situación de la empresa antes de la implementación del sistema de calidad se presenta un diagnóstico de la situación inicial de la empresa en la que se han identificado los problemas existentes y se ha determinado la brecha con la situación que se desea alcanzar. La implementación del Sistema de Calidad cuenta con una serie de etapas que se han desarrollado a través de una metodología basados en algunos modelos de Gestión de Calidad, Sistemas de Calidad propios de empresas y de las normas de los productos que se han considerado en el presente estudio, todo esto adaptado a las exigencias de la industria nacional. El modelo también considerará las actividades operativas que se deben llevar a cabo para garantizar que los productos cumplan con las especificaciones requeridas. Para evaluar el funcionamiento del Sistema de Calidad se han definido una serie de indicadores que van a permitir monitorear el comportamiento de los procesos y productos, de manera que se pueda comparar los resultados obtenidos con los objetivos establecidos y efectuar los ajustes o correcciones que sean necesarios. Como resultado del presente estudio se ha podido demostrar que se puede implementar exitosamente un sistema de calidad si se logra el compromiso de la Alta Dirección, se cuenta con el personal adecuado y comprometido en las actividades planificadas para el desarrollo del sistema, así como si se dispone de los recursos necesarios, tanto económicos como tecnológicos, los cuales son importantes para cumplir los objetivos propuestos. Los procesos deben ser monitoreados y evaluados permanentemente con lo cual también pueden ser mejorados continuamente, como parte de ese análisis se ha propuesto una serie de recomendaciones que permitirán optimizar los procesos existentes.

El presente proyecto de tesis se encarga de desarrollar los temas concernientes al diseño mecánico de una válvula de admisión tipo mariposa de 750 mm de diámetro nominal para una central hidroeléctrica con un salto neto de 34 m. La justificación para realizar este proyecto radica en que las válvulas de admisión necesitan satisfacer requerimientos especiales de la instalación, los cuales no se pueden solucionar con la simple selección del equipo a partir de un catálogo. El espacio disponible, el ambiente de trabajo y los tiempos de operación de la válvula, son algunos ejemplos de temas de interés que requieren a veces la realización de un diseño particular. Por tanto, en este trabajo se recopiló la información necesaria que permitió el dimensionamiento de la válvula y la automatización de la misma. El estado del arte del diseño, la selección del concepto de solución, la determinación de las fuerzas actuantes, el diseño de los elementos de la válvula, la automatización del equipo y el presupuesto del proyecto son sólo algunos temas que fueron tratados en este documento. Además, en este trabajo se adjuntaron anexos y planos los cuales permitirán la fabricación, montaje y operación del equipo.

Las válvulas mariposa son componentes muy utilizados para el transporte de fluidos a través de tuberías. Dentro de estas válvulas, destacan las válvulas mariposas de doble excentricidad por tener ciertas ventajas como por ejemplo la reducción del desgaste de su sellado en comparación con las válvulas mariposas clásicas. Sin embargo, su asimetría origina un comportamiento más crítico en cuanto a las características hidráulicas del flujo, como son: la pérdida de carga, la distorsión del perfil de velocidades y el riesgo a la cavitación. Como es usual utilizar estas válvulas para control on-off de flujos, se desean bajas pérdidas de carga en su posición totalmente abierta. Cuando estas válvulas se sitúan directamente en el ingreso de turbomáquinas, es importante conocer el grado de distorsión del perfil de velocidades que entra en la máquina ya que ésto modifica los ángulos de ataque del flujo con los álabes y con ello el punto de operación. Y si se opera con presiones bajas también se debe considerar el riesgo de cavitación en partes de la válvula donde se eleve localmente la velocidad. Son estas tres características las que se estudiarán en una válvula mariposa previamente diseñada en la PUCP, con el fin de mejorar la geometría original y con ello su comportamiento hidráulico. Idealmente, se deben realizar ensayos experimentales para conocer el comportamiento hidráulico, pero estos métodos generalmente resultan muy costosos. Una alternativa utilizada hoy en día para la optimización de productos es el estudio computacional CFD (Computational Fluid Dynamics) el cual tiene ciertas ventajas, ya que entrega la información de todos los puntos del dominio y permite realizar cambios en la geometría o en el flujo de forma rápida y menos costosa. En el presente trabajo se realiza el análisis CFD de una válvula mariposa de doble excentricidad con un diámetro nominal de 610mm, en posición completamente abierta con un caudal aproximado de agua de 1 m3/s a 10ºC lo que implica una velocidad media en la tubería de aproximadamente 3.5 m/s. Para ello se utilizó el programa ANSYS CFX 14.0 y se empleó el modelo de turbulencia SST. Luego, se realizó una modificación del diseño original para obtener un diseño alternativo el cual es incluso un 2% más ligero. Lo más importante fue que se consiguió una reducción del 38.3% del coeficiente de pérdidas del diseño original y se aumentó un 40.4% la resistencia a la cavitación del diseño original. Sin embargo, al igual que en el diseño original, el flujo recién comienza a recuperar la forma que tenía antes de ingresar a la válvula después de 14 diámetros nominales aguas abajo de la misma. / Butterfly valves are components used for the transport of fluids through pipes. Among these valves, double eccentric butterfly valves have certain advantages, for example the reduction of wear in the sealing system compared to classic butterfly valves. However, its asymmetry originates some problems in the hydraulic characteristics of the flow such as: pressure loss, distortion of the velocity profile and the risk of cavitation. It is usual to use these valves in the control on-off of flows and because of that, minimum losses are desired when the valves are fully opened. When these valves are located directly at the inlet of turbomachinery, it is important to know the degree of distortion of the velocity profile that enters the machine because this can modify the angles of attack of the flow with the blades and thus the point of operation. And if the valve operates with low pressures, it will be necessary to study the risk of cavitation in the regions of the flow with high velocities. These three characteristics are going to be studied in a butterfly valve previously designed at PUCP, in order to improve the original geometry and its hydraulic behavior. Ideally, experimental methods are required in order to know the hydraulic behaviour, but these methods are usually very expensive. An alternative used today for the optimization of products is the computational study CFD (Computational Fluid Dynamics), which has certain advantages, since it gives information of all the points of the domain and allows the researcher to make fast and inexpensive changes in geometry or flow conditions. In this work, a CFD analysis of a double eccentric butterfly valve is done. The nominal diameter of the valve was 610mm and the valve was fully opened. Its nominal flow was approximately 1 m3/s of water at 10 °C which implied a mean velocity of the flow of 3.5 m/s. The CFD simulation was done using ANSYS CFX 14.0 and the SST turbulence model was used. Then, a modification of the original design was made in order to obtain an alternative design which was 2% lighter. The most important achievement was that the alternative design had a reduction of 38.3% of the loss coefficient of the original design and had an increased of 40.4% of the cavitation resistance of the original design. However, the same as the original design, the flow started to achieve a uniform velocity profile after 14 nominal diameters, downstream of the valve.

A doença cardíaca valvar é um problema clínico que está presente em todos os países independente do nível de desenvolvimento econômico. Anualmente são realizadas mais de 275.000 cirurgias para substituição da válvula aórtica em todo o mundo e a estimativa é que esse número triplique até 2050. Dentre as próteses utilizadas destaca-se a bioprótese, que apesar de apresentar uma rejeição menor que a prótese mecânica, a sua durabilidade é reduzida em virtude de sua calcificação e posterior deterioração. A fim de aumentar a durabilidade da prótese confeccionada a partir do pericárdio bovino, neste estudo, foi incorporado o óxido de grafeno funcionalizado com amino-polietilenoglicol 4.000 Mn (OG-PEG-NH2 4.000 Mn) e 6.000 Mn (OG-PEG-NH2 6.000 Mn) ao biomaterial. A incorporação do óxido de grafeno funcionalizado ao pericárdio bovino foi realizada, após sua esterilização com radiação gama, de duas formas distintas: por adsorção física e por reação química. Os resultados demonstraram que houve a incorporação do OG-PEG-NH2 4.000 Mn, verificado pelo aumento dos parâmetros de ensaio de resistência analisados, como por exemplo, a resistência à deformação plástica permanente e também a carga máxima suportada. Em relação ao OG-PEG-NH2 6.000 Mn houve uma melhora na biocompatibilidade do nanomaterial, diminuindo a sua citotoxicidade. Sendo assim, pode-se concluir que o OG-PEG-NH2 4.000 Mn possui o potencial para melhorar a resistência mecânica e consequentemente aumentar a durabilidade do biomaterial. / Valvular heart disease is a clinical problem that is present in all countries regardless of the level of economic development. More than 275000 surgeries are performed annually for aortic valve replacement worldwide, and it is estimated that this number will triple by 2050. Among the prostheses used, the bioprosthesis stands out, which, although presenting a smaller rejection than the mechanical prosthesis, its durability is reduced by cause of its calcification and subsequent deterioration. In order to increase the durability of the prosthesis made from the bovine pericardium, the functionalized graphene oxide with amino-polyethylene glycol 4000 Mn (OG-PEG-NH2 4000 Mn) and 6000 Mn (OG-PEG-NH2 6000 Mn) to the biomaterial. The incorporation of functionalized graphene oxide to the bovine pericardium was performed, after its sterilization with gamma radiation, in two different ways: physical adsorption and chemical reaction. The results showed that the OG-PEG-NH2 4000 Mn was incorporated, verified by the increase of the resistance test parameters analysed, for example, the resistance to permanent plastic deformation and also the maximum supported load. In relation to OG-PEG-NH2 6000 Mn there was an improvement in the biocompatibility of the nanomaterial, reducing its cytotoxicity. Thus, it can be concluded that the OG-PEG-NH2 4000 Mn has the potential to improve mechanical strength and consequently increase the durability of the biomaterial.

Este trabalho dedica-se ao estudo de métodos para detecção e quantificação do atrito em válvulas de controle. Tais válvulas são, em geral, o elemento final em malhas de controle de processos industriais. A presença de atrito nessas válvulas pode elevar a variabilidade da malha de controle, causando perdas de qualidade do produto, aumento nas paradas para manutenção e impactos econômicos significativos. Muitos estudos foram realizados visando diagnosticar e medir o atrito. Neste trabalho, serão implementadas algumas técnicas propostas na literatura para detecção e quantificação de atrito em válvulas de controle. Para avaliar seu desempenho, serão apresentadas comparações dos resultados obtidos em simulação e ensaios em bancada com válvulas reais. / This work will study methods for detection and quantification of friction in control valves. These valves are the main final elements of control loops in industrial processes. The presence of friction can increase the variability of the control loop, causing loss of product quality, increase need of maintenance and significant economical impacts. Many studies have been presented in order to diagnose and measure the friction. In this work, some techniques proposed in the literature will be implemented. In order to evaluate its performance, it will be presented some comparisons of the results obtained from simulation and laboratory experiments.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma plataforma para o estudo teórico e experimental de dispositivos amplificadores de micro-ondas do tipo válvula de ondas progressivas (TWT). A plataforma é composta por um modelo matemático e uma bancada de testes. O modelo matemático descreve a TWT como uma linha de transmissão acoplada a um feixe eletrônico unidimensional, onde as forças de carga espacial AC e DC são calculadas auto consistentemente, eliminando-se a necessidade de um cálculo separado para o fator de redução de carga espacial. O modelo matemático deu origem a dois códigos para a simulação da TWT. Ambos foram comparados com resultados experimentais e teóricos disponíveis na literatura especializada para uma pré-validação. O nível de concordância entre os presentes resultados e aqueles de referência foi acima de 90%, o que atendeu as expectativas de exatidão do modelo, tendo em vista que nem todos os parâmetros de entrada estavam disponíveis na referência. A bancada de testes construída é composta por uma TWT com banda de operação de 6,0 a 18 GHz e potência saturada máxima em torno de 55 dBm (316 W) em 13 GHz, um circuito de polarização para a mesma e a instrumentação necessária para a realização das medidas pertinentes aos amplificadores de potência. A TWT em questão foi caracterizada segundo seu comportamento mono-sinal e multi-sinal. As curvas de ganho e potência foram obtidas em função da frequência utilizando a voltagem de aceleração do feixe eletrônico e a potência de entrada como parâmetros. As curvas de transferência de potência, de fase e compressão de ganho foram obtidas para frequências escolhidas ao longo da banda, tendo novamente a voltagem de aceleração como parâmetro. Adicionalmente, a produção de produtos de intermodulação de terceira ordem foi caracterizada no ponto de 1 dB de compressão de ganho ao longo da banda analisada. Um teste de linearização por injeção de sinais, que estava previsto no plano de trabalho, não apresentou o desempenho esperado devido a problemas no funcionamento do circuito linearizador. Esses problemas foram analisados e listou-se uma série de passos para saná-los. / This work deals with the development of a platform for theoretical and experimental investigations of microwave amplifiers devices of the type traveling-wave tube (TWT). The platform consists of a mathematical model and a test bench. The mathematical model describes the TWT as a transmission line coupled to a onedimensional electron beam, in which the AC and DC space charge forces are calculated self-consistently, eliminating the need for a separate calculation for the space charge reduction factor. The mathematical model gave rise to two codes for the simulation of TWTs. Both codes were validated against experimental and theoretical results available in the literature. The overall level of agreement between the present results and those from the reference was above 90%, which was considered satisfactory since not all input parameters were available in the reference. The test bench consists of a wideband TWT operating from 6.0 to 18 GHz and maximum saturated power around 55 dBm (316 W) at 13 GHz, a biasing circuit, and the instrumentation needed to perform the relevant measurements to the power amplifier. The TWT in question was characterized according to its mono-signal and multi-signal behavior. The gain and power curves were obtained as a function of the frequency using the beam voltage and the input power as parameters. The curves of power transfer, phase transfer and gain compression were obtained for selected frequencies along the operating band, again, using the beam voltage as a parameter. Furthermore, the production of third-order intermodulation products was measured at the 1 dB gain compression point over the band analyzed. A linearization test applying the signal injection technique, which was part of the initial work plan, presented inadequate performance due to problems in the linearizer circuit operation. These problems were analyzed and a guide to solve them was provided.

Inserido no contexto do controle ambiental de cabine das aeronaves, este trabalho tem por objetivos a construção de um modelo matemático do sistema de controle de pressão da cabine e simulação do mesmo para algumas condições de interesse em projeto. O desenvolvimento do modelo ée baseado em um documento de recomendação da SAE (ARP 1270) com adoção de algumas modificações, tendo em vista a aplicação do modelo a uma aeronave de estudo com fins acadêmicos. Obtido o sistema de controle de pressão de cabine para esta aeronave, são simulados um caso de operação em vôo normal (subida, cruzeiro e descida) e alguns casos de falha do sistema. O primeiro evento de falha corresponde ao travamento da válvula de exaustão na posição totalmente aberta, ocasionando despresurização de cabine. O segundo caso refere-se ao travamento da mesma na posição fechada, com aumento progressivo da pressão de cabine, e o terceiro a perda total do sistema pneumático, outro caso de despressurização. Os casos analisados acima são de grande interesse na análise inicial do sistema, permitindo o projeto preliminar do perfil de descida de emergência da aeronave (caso de despressurização) e da válvula de segurança contra grandes diferenciais de pressão na cabine pressurizada (caso de falha fechada da válvula de exaustão).

O objetivo desta tese é modelar o sistema anti-skid de uma aeronave utilizando o aplicativo AMESIM e analisar os resultados apresentados por meio de simulação. Considera-se o comportamento normal do sistema e o efeito da ocorrência de diferentes tipos de falhas. Este aplicativo é baseado na teoria de Grafos de Ligação e permite a construção de modelos dinâmicos com elevado grau de detalhamento. O modelo elaborado visa à utilização na validação de propostas de estratégias de controle para o sistema anti-skid.